Gestion du contact avec frottement le long des faces de fissures dans le cadre de la méthode X-FEM : application à la fatigue tribologique

by Rachelle Maritano

Doctoral thesis in Mécanique

Under the supervision of Marie-Christine Baietto.

  • Alternative Title

    Frictional contact solution between crack faces in the framework of the X-FEM method. Application to contact fatigue


  • Abstract

    A numerical model for crack analysis in tribological fatigue is resented. It is based on the extended finite element method coupled with the iterative scheme provided from the LATIN method. Developments have been carried out to take into account the frictional contact between crack faces which are submitted to multi axial non proportional loadings. A new arrest criterion of the iterative scheme has been implemented. Several stages of validation have been carried out. They have shown the model hardiness and the capability of the model strategy to repay different and complex crack behaviours. A simulation of bidiemnsional propagation has been presented in the case of rolling contact fatigue. The tridimentional analysis is partially presented with experimental test results and the former tridimensional numerical developments.


  • Abstract

    Un nouveau modèle numérique pour l'analyse de la fissuration en fatigue tribologique est présenté. Ce modèle est basé sur la méthode des éléments finis étendus (X-FEM) couplée avec le schéma itératif de résolution des problèmes non linéaires d'évolution issu de la méthode LATIN. Dans le cadre de la mécanique élastique linéaire de la rupture pour un matériau homogène isotrope, des développements bidimensionnels ont été effectués afin d'intégrer une gestion du contact avec frottement entre les faces de fissures. Une description incrémentale du problème non linéaire de frottement engendré par les sollicitations multiaxiales et non proportionnelles a ainsi été implémentée. Un nouveau critère d'arrêt du schéma itératif a aussi été proposé. Il prend en compte séparément les phénomènes ouverture/contact et glissement/adhérence permettant ainsi une précision accrue en terme de champs locaux le long des faces de la fissure. Plusieurs étapes de validation ont été effectuées entre des résultats analytiques/numériques et ceux issus du modèle. Après une première étape mettant en jeu des chargements uni axiaux statiques, nous avons simulé et analysé des configurations quasi statiques de plus en plus complexes, pour des configurations de fissures différentes (perpendiculaires/inclinées) mettant en jeu du mode mixte. L'ensemble de ces validations a montré la robustesse du modèle et la capacité de la stratégie du modèle à restituer des comportements de fissures variés et complexes. Ensuite une simulation de propagation bidimensionnelle a été présentée dans le cas d'un contact tribologique de roulement. Cette simulation a nécessité l'implémentation de nouveaux critères de bifurcation ainsi que des lois de fissuration appropriées. L'analyse tridimensionnelle n'est abordée que partiellement par la présentation de résultats d'essais expérimentaux, accompagnés des premiers développements numériques tridimensionnels.

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Informations

  • Details : 1 vol. (pagination multiple)
  • Annexes : Bibliogr., 7 p.

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  • Library : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Available for PEB
  • Odds : C.83(3155)
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